Zur Klimasensitivität

Aktuell wird in den Medien über die Klimasensitivität diskutiert. Die Klimasensitivität ist eine wichtige Kenngröße des Klimasystems: sie gibt an, wie stark die globale Erwärmung im Gleichgewicht infolge einer gegebenen Störung des Strahlungshaushalts ist. Oft wird der Wert für eine CO2-Verdoppelung genommen (was einer Störung von 3,7 Watt pro Quadratmeter entspricht); der letzte IPCC-Bericht gibt diese Klimasensitivität als 2 – 4,5 °C an.

Die Klimasensitivität ist deshalb eine nützliche Kennzahl, weil sie die Empfindlichkeit des Klimasystems angibt unabhängig vom Emissionsszenario. Will ich die globale Erwärmung bis zum Jahr 2100 berechnen, dann hängt diese von der Klimasensitivität, vom Strahlungsantrieb (da gehen unsere Emissionen ein) und von der thermischen Trägheit der Ozeane ab. Eine Klimasensitivität von 3°C kann – je nach Emissionen – 2 oder auch 4 °C Erwärmung bis zum Jahr 2100 bedeuten. (Da muss man aufpassen: Zahlen für die Klimasensitivität und die Erwärmung bis 2100 werden in Medienberichten manchmal verwechselt.)

Anlass für die aktuelle Diskussion ist eine kurze Correspondence in Nature Geoscience von Otto et al. Der Leserbrief beginnt so:

To the Editor — The rate of global mean warming has been lower over the past decade than previously. It has been argued that this observation might require a downwards revision of estimates of equilibrium climate sensitivity, that is, the long-term (equilibrium) temperature response to a doubling of atmospheric CO2 concentrations. Using up-to-date data on radiative forcing, global mean surface temperature and total heat uptake in the Earth system, we find that the global energy budget implies a range of values for the equilibrium climate sensitivity that is in agreement with earlier estimates, within the limits of uncertainty.

Auf Deutsch: den Autoren ging es um die Frage, ob die langsamere Erwärmung im letzten Jahrzehnt Anlass gibt, die Abschätzungen der Klimasensitivität zu revidieren, und ihre Antwort ist: Nein.

In einigen Medienberichten wurde zunächst leider ein gegenteiliger „Spin“ verbreitet. Spiegel Online bringt es gut auf den Punkt:

Diverse Medien, darunter SPIEGEL ONLINE, hatten in ersten Meldungen den Eindruck erweckt, die neue Studie korrigiere die bisherigen Berechnungen zur Erderwärmung generell nach unten. Das ist jedoch nicht der Fall: Otto und seine Kollegen haben lediglich festgestellt, dass die extremsten der bisherigen Temperaturszenarien mit geringerer Wahrscheinlichkeit eintreffen. Die wirklich wichtigen Vorhersagen aber – jene, welche die Temperaturen der kommenden 50 bis 100 Jahre betreffen – „liegen im Bereich der aktuellen Klimamodelle“, betonen die Forscher.

Die Autoren der Correspondence haben aus aktuellen Messdaten eine Spanne der Klimasensitivität von 1,2 – 3,9 °C errechnet. Dieses Ergebnis ist nicht besonders aufregend. Zufällig deckt es sich fast genau mit einer Abschätzung der Klimasensitivität aus Eiszeitdaten, die wir 2006 publiziert haben: dort kam eine Spanne von 1,2 – 4,3 °C heraus. Unsere damalige Studie ist eine von vielen, die in den letzten IPCC-Bericht eingegangen sind – eine Übersicht über solche datenbasierte Abschätzungen ist in Tabelle 9.3 auf Seite 721 des Berichts zu finden (zusätzlich gibt es noch Abschätzungen der Klimasensitivität aus Modellen).

Neben der klassischen Klimasensitivität gibt es auch eine „transiente“ Klimasensitivität, die sich auf den Bruchteil der bereits realisierten Erwärmung bezieht, also ohne ein Gleichgewicht mit dem Ozean abzuwarten. Daher ist die Zahl zwangsläufig wesentlich niedriger. Für den Gesamtzeitraum 1970-2009 liefert die neue Rechnung eine Spanne von 0,7 – 2,5°C, die Spanne aus dem letzten IPCC-Bericht lautete 1,5 – 2,8 °C.

Der Leserbrief in Nature Geoscience ist genauso wenig Anlass, die generelle Einschätzung der Klimasensitivität zu revidieren, wie unsere Studie aus dem Jahr 2006. Es ist einfach ein weiterer Datenpunkt unter vielen, die zu einer Gesamteinschätzung beitragen. Der Knackpunkt solcher Studien ist immer die Unsicherheitsabschätzung – hier hatte ich noch keine Gelegenheit, tiefer in die neuen Berechnungen hineinzuschauen, sodass ich sie auf die Schnelle noch nicht bewerten kann. Manche Daten erlauben eine Eingrenzung der Untergrenze der Spanne, sagen aber wenig über die Obergrenze. Bei anderen ist es umgekehrt – das muss man bei der Gesamteinschätzung der Quintessenz solcher Studien (wie der IPCC sie alle 5 – 7 Jahre leistet) berücksichtigen.

Mit unserem Verfahren konnten wir die Obergrenze auf einen niedrigeren Wert eingrenzen als frühere Studien – in der IPCC-Tabelle sieht man, dass unser Wert von 4,3 °C die niedrigste Obergrenze aller Studien darstellt. Wenn jetzt zu lesen ist, dass die Rechnung von Otto et al. gegen die extrem hohen Szenarien spricht (siehe etwa eine frühere Diskussion bei Realclimate), so entspricht das genau unseren damaligen Folgerungen aus dem Jahr 2006.

Leser unseres Büchleins Der Klimawandel (erschienen 2006, überarbeitet 2012) haben vielleicht bemerkt, dass wir dort – u.a. wegen unserer vieljährigen Beschäftigung mit dem Paläoklima – zu einer etwas anderen Einschätzung gekommen sind als IPCC. Unser Fazit insgesamt ist, dass die Klimasensitivität sehr wahrscheinlich zwischen 2 und 4 °C liegt, also etwas niedriger als die aktuelle IPCC-Spanne von 2 – 4,5 °C (Seite 44 in Der Klimawandel).

Zu diesem Punkt kann man übrigens aktuell wieder die Zitierkunst von Fritz Vahrenholt bewundern, der in Welt Online gestern über eine neue Broschüre des Umweltbundesamts schrieb:

Da verweist uns die UBA-Veröffentlichung allein auf Schellnhuber/Rahmstorf (Der Klimawandel, Seite 42): „Die als gesichert geltende Spanne“ der Klimasensitivität reicht (d. Verf.) „von 2 bis 4,5 Grad Celsius… Daher kann man einen Wert nahe an 3 Grad Celsius als den wahrscheinlichsten Wert ansehen“.

Dieses Zitat ist aus Textfragmenten von mehreren Seiten zusammengestoppelt. Auf Seite 42 schreiben wir:

Wir erwähnten zu Beginn des Kapitels bereits die dafür als gesichert geltende Spanne von 2,5 2,0 bis 4,5°C.

Das ist die Zahl aus dem IPCC-Bericht (in der Erstausgabe unseres Buches von 2006 stand daher auch noch 1,5 – 4,5°C, was die damalige IPCC-Einschätzung war). Wenn das UBA also von der IPCC-Spanne der Klimasensitivität ausgeht, basiert das auf dem breit verankerten Stand der Wissenschaft – wenn Herr Vahrenholt in seinem Buch dagegen von 1 – 1,5 Grad ausgeht, tut er das nicht. Der zweite Teil des zusammengestoppelten Zitats kommt erst zwei Seiten später in unserem Buch, wo nach eingehender Diskussion einer Reihe von Studien zu lesen ist:

Zusammenfassend kann man sagen, dass drei ganz unterschiedliche Methoden jeweils zu Abschätzungen der Klimasensitivität kommen, die konsistent mit der noch aus den 1970er Jahren stammenden (beim damaligen Kenntnisstand noch auf tönernen Füßen stehenden) «traditionellen» Abschätzung von 1,5 bis 4,5°C sind. Dabei kann man einen Wert nahe an 3°C als den wahrscheinlichsten Schätzwert ansehen. Verschiedene Ensemble-Studien mit vielen Modellversionen (Methode 3) zeigen jeweils, dass die allermeisten der Modellversionen nahe 3°C liegen. Ein weiteres Indiz ist, dass die neuesten und besten der großen Klimamodelle in ihrer Klimasensitivität zunehmend bei Werten nahe 3°C konvergieren (Methode 1) – Modelle nahe den Rändern der traditionellen Spanne sind meist ältere Typen mit gröberer räumlicher Auflösung und einer weniger detaillierten Beschreibung der physikalischen Prozesse. Ein Wert von 3°C ist zudem konsistent mit den Eiszeitdaten (Methoden 2 und 3). Es ist daher unseres Erachtens eine realistische Zusammenfassung des Sachstandes, die Klimasensitivität als 3±1°C anzugeben, wobei die ±1°C etwa der in der Physik bei der Fehlerdarstellung üblichen 95%-Spanne entsprechen.

Unsere vom IPCC abweichende Folgerung verschweigt Vahrenholt, hätte sie doch seiner Kritik am UBA die Grundlage entzogen. Denn würde das UBA sich allein auf Rahmstorf/Schellnhuber stützen, würde es ja von einer niedrigeren Klimasensitivität ausgehen als der IPCC! (Übrigens: ich habe die UBA-Broschüre runtergeladen und kann gar nicht finden, dass sie überhaupt zur Klimasensitivität etwas sagt – vielleicht versteht einer unserer Leser, worauf Vahrenholt sich überhaupt bezieht?)

Vahrenholt stellt sich mit seinen Thesen gegen die seriöse Wissenschaft insgesamt; er versucht dies aber mit solchen Zitiertricks als einen Konflikt Vahrenholt vs. Rahmstorf zu inszenieren. Dies erreicht realsatirische Ausmaße, wenn er in Welt Online den Präsidenten des Umweltbundesamtes fragt:

Können Sie der Öffentlichkeit gegenüber ausschließen, dass Herr Rahmstorf oder einer seiner Kollegen diesem Bericht zugearbeitet haben?

Ich weiß nicht, weshalb Vahrenholt diese Frage wichtig ist (vielleicht wegen meiner Satire bei KlimaLounge?), aber ich kann ihn beruhigen. Ich habe dieser Broschüre nicht zugearbeitet und kannte sie auch nicht, und soweit ich weiß auch kein anderer Mitarbeiter des PIK. Dass jemand meine Publikationen zitiert, ist noch kein Hinweis auf eine finstere Verschwörung – möglicherweise liegt es einfach nur an deren Relevanz und Qualität? Das UBA steht damit auch nicht alleine da: Laut Web of Science sind meine Arbeiten in der internationalen Fachliteratur bislang 5741 mal zitiert worden.

Update 25.5: Heute ist eine neue umfangreiche Studie zur transienten Klimasensitivität bei Climate Dynamics erschienen, die eine Spanne von 1,6 bis 2,4 °C ergab – völlig konsistent mit dem letzten IPCC-Bericht. Ein Problem mit der Wissenschaftsberichterstattung allgemein ist das „single study syndrome“, wie Graham Readfearne im Guardian treffend schreibt. Die gerade aktuellste Studie wird als die neue Wahrheit zum Thema verkauft – muss aber natürlich nicht unbedingt besser fundiert sein als das bisherige Wissen.

Lesetipp: Klimaretter erläutert die Zusammenhänge hinter der organisierten Empörung über das UBA: Die Achse des Guten schlägt zurück. Dazu ein Kommentar von Verena Kern: Informationen sind keine Bloßstellung. Das Muster ist stets das gleiche: weist jemand sachlich darauf hin, dass einige Journalisten systematisch wissenschaftlichen Unsinn verbreiten, erfolgt sofort der Aufschrei, man sei für Zensur, wolle die Meinungsfreiheit einschränken oder sei gleich eine Reichskulturkammer. Mit solch schrillen Attacken wollen die Betroffenen eine Auseinandersetzung in der Sache vermeiden, weil sie dabei schlicht Unrecht und demzufolge auch keine vernünftigen Argumente haben.

Und noch ein Lesetipp (4.6.): Worum es in der UBA-Schrift (und den Angriffen auf das UBA) wirklich geht, ist die Verleugnung wissenschaftlicher Erkenntnisse. Zu diesem Phänomen ist 2009 im European Journal of Public Health ein sehr lesenswerter Aufsatz erschienen: Denialism: what is it and how should scientists respond? Er schildert die fünf Charakteristiken, die die Wissenschaftsverleugnung auszeichnen – egal ob es um die Schädlichkeit des Rauchens, die Evolutionstheorie, die Ursache von AIDS oder den Klimawandel geht. Was mir aus dem Paper neu war: nicht nur das UBA sondern auch jene, die für eine Einschränkung des Rauchens plädieren, wurden mit Nazis verglichen – in letzterem Falle heißen sie „Niko-Nazis“.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stefan Rahmstorf ist Klimatologe und Abteilungsleiter am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam. Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf Klimaänderungen in der Erdgeschichte und der Rolle der Ozeane im Klimageschehen.

12 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Umweltbundesamt

    Ich habe einen kurzen Artikel über die Aufregung über die Umweltbundesamt-Broschüre geschrieben und die Schwierigkeiten die sich ergeben, wenn man sich gegen diese Art von Unsinn wehren möchte. Er heißt „Über die Unmöglichkeit adäquat über den Klimawandel zu sprechen“ und ist hier zu finden: http://istinalog.net/…n-klimawandel-zu-sprechen/

  2. Alle drucken die gleiche Meldung!!!!

    „Die Erde erwärmt sich langsamer“, so lauteten in etwa die Überschriften in fast allen großen Medien zum nature-Aufsatz! Anscheinend wurde ein Artikel von einer Nachrichtenagentur ohne Prüfung von allen unverändert übernommen!!!

    Interessant, daß aber Spiegel Online die Meldung zurückgezogen hat. Aber hier überall findet man die Meldung noch:

    http://newsticker.sueddeutsche.de/list/id/1453422

    http://www.n-tv.de/…rwartet-article10671656.html

    http://www.welt.de/…ngsamer-als-befuerchtet.html

    http://science.orf.at/stories/1718184/

    http://www.focus.de/…befuerchtet_aid_994582.html

  3. Reichsklimakammer

    Klar sind die Kritiker des Klimawandels gewaltig aufgeschreckt als das UBA nun zum Gegenschlag überging.
    Nachdem seit einigen Jahren und absehbar für wenige weitere Jahre die Erderwärmung sich graphisch nicht so klar ausdrücken wird gibts Morgenluft der Kritiker von Forschung bis IPCC.
    Ob mittlere Lufttemperatur und Klimasensitivität aber gute Leitparameter sind ist jetzt zu überlegen. Im Entwurf zum 5. Sachstandsbericht IPCC wird ja auf Watt/m2 gewertet was auch offen hält wie und wann sich CO2 auswirkt. Verdampft mehr Wasser und es regnet intensiver verschwindet ein Teil der Leistung (Watt) für diesen Kreislauf ohne dass es wärmer wird. Fehlt die Wasserfläche geht die Energie in die Luft. Im Pliozän gabs ja noch in Abhängigkeit vom Breitengrad unterschiedliche Nettowirkungen auf die Temperatur.

  4. Ökosophie

    Als Ergänzung zu Frederik Tidéns Artikel auf istinalog.net (siehe oben) habe ich einen ersten Text beigesteuert zu der Notwendigkeit, aus allen möglichen Perspektiven über den Klimawandel und seine gesellschaftlichen und psychologischen Auswirkungen zu sprechen. Man findet ihn hier: http://istinalog.net/…klimawandel-zu-sprechen-i/

  5. Abgesehen von x/10- Graden Klimasensitiv

    … ist der in der Broschüre *gepflegte* Umgang nicht berauschend.
    Der Umgang mit den benannten Personen, wohlgemerkt. Man hätte sich auf wissenschaftliche Positionen beschränken sollen.

    So ist es eine bestimmte Personen(gruppen) diffamierende Propagandaschrift geworden, was leider auch schon an der headline und in der Aufmachung deutlich wird.

    Keineswegs eine Sternstunde, nicht für die Klimatologie, noch weniger fürs UBA.

    Ich fühle mich ein wenig zurückerinnert an Politbüro- zeiten vor 25 Jahren, sorry.

  6. @H. Müller

    Die Darstellung von Tatsachen ist keine „Diffamierung“, egal welche Ideologie man „bemüht“ um das zu untermauern! Wenn Vahrenholt usw. nicht damit fertigwerden, dass man ihnen das, zigfach dokumentierte, verdrehen der Fakten vorwirft, dann können sie doch auch bei Themen bleiben, von denen sie etwas verstehen.

  7. Fragen zur Klimasensivität

    Guten Tag! Seit etwa einem Jahr beschäftige ich mich privat mit dem Klimawandel; nachdem ich durch google-Zufall anfänglich ins EIKE (rein-)gefallen bin, konnte ich dann vor allem über skepticalscience.com ein paar Grundlagen vertieft nachlesen bzw. erklärt bekommen, inklusive Quellennachweise (was mir sehr wichtig ist).

    Dort bin ich allerdings bei einer zentralen Frage stecken geblieben: Wie genau kommt man auf die Klimasensivität?

    Bei EIKE damals las ich: Der strahlenphysikalische CO2-Treibhausgas-Effekt bei CO2 Verdopplung in der Atmosphäre dürfte allenfalls ca. +1 Grad ausmachen. Das scheint sogar richtig zu sein. Nur muss man dann noch die Feedbacks draufrechnen, also Modelle verwenden, die Albedo, Wasserdampf usw. berücksichtigen (Ozeane?? Trägheit ja, aber Feedback, also direkter Einfluss auf die Energiebalance??). Wenn man das dann grob abgeschichtet hat, kann man dann einen „reality-check“ machen und z.B. mit der Vergangenheit aus den arktischen Eiskernen vergleichen (z.B. Hansen & Sato 2011).

    Dazu hätte ich viele Fragen, die irgendwie zwischen rein wissenschaftlichen und mediengerecht aufbereiteter Antworten liegen. Erstere verstehe ich nicht, zweitere, leider auch die Broschüre des UBA, bleiben viel zu sehr an der Oberfläche.

    [Antwort: Vielleicht hilft unser Buch? Das relevante Kapitel (allerdings nicht in der überarbeiteten Neuauflage – einige Zahlen und Grafiken wurden seither aktualisiert) ist online: http://www.pik-potsdam.de/~stefan/klimawandel.html Stefan Rahmstorf]

  8. Danke für den Link!

    Das Kapitel bietet in der Tat eine gute Übersicht. Meine Fragen drehen sich gerade um den Übergang von bekannten physikalischen Prozessen und beobachtbaren Fakten zu Statistik, Modellen und Vorhersagen:

    Da lese ich z.B. über Sonnenstrahlungsstatistik bei Shapiro et al 2011, die eine weit geringere Klimasensitivität ergeben würden, d.h. einen direkteren historischen Einfluss der Sonnenstrahlung auf historische mittlere Temperaturen. Nur leider passt diese Statistik nicht zu vielen anderen.

    Ich lese z.B. auch über verschiedene Datensets zur Ermittlung der abstrakten globalen mittleren Temperatur, die grob auf die gleichen Werte kommen. Es werden viele Korrekturfaktoren verwendet, von einigen als Manipulation verschrien, aber wohl durchweg notwendig, um viele Unzulänglichkeiten der über die Welt ungleichmäßig verteilten Thermometer und der historischen Aufzeichnungen zu kompensieren und damit überhaupt zu einem Ergebnis kommen zu können.

    Dann lese ich über Eiskerne, eine verzögerte Korrelation von erst Temperatur, dann CO2; was den strahlenphysikalischen Treibhausgaseffekt nicht widerlegen kann, aber die Zusammenhänge zwischen Milankovitch-Zyklen, CO2 und sonstigen Feedbacks nicht einfach macht. Wenn dann z.B. Hansen & Sato 2011 dafür eine etwa gleich hohe Klimasensitivität wie in heutigen Modellen berechnen, dann kommt mir das ein bisschen wie ein Zirkelschluss vor, da die zugrundeliegenden Annahmen ja fast gleich sind. Aber was für ein Effekt hat der Milankovitch-Zyklus denn tatsächlich? Einerseits soll er den Startschuss für die Wiedererwärmung geben (den Rest machen dann Treibhausgase), andererseits soll er die Welt in eine Eiszeit treiben, trotz noch ca. 800 Jahre hinterherhinkendem, steigendem CO2 in der Atmosphäre.

    In Ihrem Kapitel lese ich über drei Ansätze (S. 42ff.): (1) CO2 Strahlungswirkung über Modelle in globale mittlere Temperatur umrechnen, (2) CO2-Statistik in der Erdgeschichte mit der Klimageschichte vergleichen, (3) Wahrscheinlichkeitsberechnungen mit Klimamodellen. Und dann der der Übergang zur „Grundtatsache“: Weniger Klimasensivität wäre nur denkbar, wenn eine starke negative Rückkopplung existierte, die wir noch nicht kennen (mit Iris-Effekt und Svensgaard-Faktor als widerlegte Beispiele). Aber eigentlich sind wir doch in der Klimaforschung noch nicht wirklich weit gekommen. Es muss doch nicht gleich eine negative Rückkopplung sein, aber vielleicht reicht schon eine geringere positive Rückkopplung als heute angenommen.

  9. Ergänzung

    Um einem Missverständnis vorzubeugen: Ich bin kein Klimaskeptiker, aber hoffe dennoch, dass die Lage nicht ganz so schwarz ist wie sie sich darstellt. Gegen gute Umweltpolitik habe ich nichts, auch wenn ich Klimapolitik und das politische „2 Grad“-Ziel eher als unrealistische Temperaturpolitik bezeichnen würde.

  10. Globaltemperatur??

    Herr Rahmstorf

    können Sie erklären, warum es nirgendwo eine eindeutige Definition von „Globaltemperatur“ gibt?

    Ich finde weder eine solche in der deutschen Wikipedia, der englisch-sprachigen Wikipedia, irgendeinem IPCC Bericht, einem wissenschaftlichen Artikel in einem Journal, noch sonstwo.

    Warum ist dieser für die Argumentation des anthropogenen Klimawandels so wichtige Begriff nirgendwo klar definiert und beschrieben, wie die „Globaltemperatur“ eindeutig und nachvollziehbar berechnet ist!

    [Antwort: Unter globaler Mitteltemperatur versteht man üblicherweise den flächengewichteten Mittelwert der bodennahen Lufttemperaturen auf der Erde. Die Details der Berechnung und Fehlerabschätzung findet man in den Papers, die die jeweiligen Datensätze z.B. von der NASA, der NOAA oder dem Hadley Center beschreiben. Diese Datensätze finden Sie leicht im Netz, dort sind auch die Papers dazu angegeben. Stefan Rahmstorf]

  11. CO2- Anstieg beschleunigt sich …

    3 ppm/Jahr von Mai 2012 bis Mai 2013

    http://co2now.org/

    Es wird immer schlimmer, statt besser; von wegen CO2-Reduktion.
    Wenn das so weitergeht, werden noch die schlimmsten Zukunftsszenarien übertroffen.

  12. @Toni Erlbacher

    Wenn man alle anderen relevanten Treibhausgase hinzu nimmt (Methan, Lachgas etc.) und daraus den CO2-Äquivalentwert berechnet, dürfte die jährliche Zunahme bereits deutlich über 4 ppm liegen.

    Und noch ein Hinweis für alle Interessierten: Der Wikipedia-Artikel „Wissenschaftsgeschichte des Klimawandels“ ist aus meiner Sicht exzellent geschrieben, übersichtlich gegliedert, auch für Laien gut verständlich und erörtert zudem wichtige Stichwörter (Klimasensitivität, Wolkenbildung, Klimamodelle), die derzeit in der Diskussion stehen. Außerdem geht daraus klar hervor, dass grundlegende Fakten der Klimatologie, die in Skeptikerkreisen gerne angezweifelt werden, zumindest in den Grundzügen schon im 19. Jahrhundert geklärt waren.

    Zu finden hier:

    http://de.wikipedia.org/…hichte_des_Klimawandels

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